【摘要】：黃土高原的黃土和紅粘土沉積序列蘊藏著豐富的古氣候和古環(huán)境信息,為理解黃土高原地區(qū)的氣候歷史和氣候演化機制提供了良好的研究載體,然而地學家對于黃土物源的演化歷史還存在較大爭論。重礦物分析在約束砂巖物源上是一個很有效的技術,但是很少應用到黃土之中,因此,我們在黃土高原的西峰、洛川和曹峴剖面采集了黃土和紅粘土樣品,并利用新奇的掃描電子顯微鏡礦物定量分析方法(QEMSCAN方法)對這些剖面的黃土-古土壤和紅粘土進行了重礦物分析,根據(jù)樣品的重礦物分析結果探討利用重礦物恢復黃土高原物源歷史的有效性。黃土和紅粘土的重礦物研究發(fā)現(xiàn)對于過去50萬年期間沉積的黃土,其重礦物成分是相似的,表明沉積后重礦物經(jīng)歷了較少改變,暗示過去50萬年期間沉積的黃土具有相同的物源。與此相反,對于90-300萬年間沉積的樣品,穩(wěn)定重礦物的相對比例隨年代的增加而增加,而不穩(wěn)定重礦物角閃石的含量隨年代的增加而減少。這說明,較老地層中的重礦物組分經(jīng)歷了明顯的后期改造,并且隨著時間的增加重礦物被改造的程度也隨之增加。我們認為重礦物組分隨時間變化的趨勢可能暗示了時間是影響重礦物組分變化的重要因素之一。除此之外,對比同時代氣候較干旱西峰剖面樣品和氣候較濕潤的洛川剖面樣品,我們發(fā)現(xiàn)氣候較干旱的西峰剖面樣品中不穩(wěn)定重礦物含量更高,說明氣候也是影響重礦物組分的重要因素。通過上述對黃土高原西峰、洛川和曹峴剖面的黃土-古土壤和紅粘土樣品的重礦物結果的分析,我們得出：50萬年以來的黃土保留了物源信息,可以利用重礦物方法追溯這一時期的黃土物源歷史,而90-300萬年間的黃土-紅粘土中的重礦物組分發(fā)生顯著的改變,不能用來追溯黃土物源歷史。本次研究證明了氣候和時間是決定細顆粒沉積物(黃土)中重礦物是否經(jīng)歷明顯后期改造的重要因素,50萬年以來的黃土中重礦物沒有經(jīng)歷明顯的后期改造,而90萬年以前的黃土重礦物組成經(jīng)歷了明顯的后期改造。這些發(fā)現(xiàn)對利用細顆粒沉積物中的重礦物組合特征來恢復物源歷史具有重要的借鑒意義。 眾多的研究認為中國的近緣沙漠是黃土高原的主要源區(qū),而中國的近緣沙漠主要由巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠、騰格里沙漠、毛烏素沙漠等組成,并且到目前為止針對這些沙漠所進行的黃土物源研究還沒有達成一致意見。因此,我們對巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠、騰格里沙漠、毛烏素沙漠進行了QEMSCAN重礦物的分析,并與50萬年以來的黃土-古土壤中的重礦物組分比較,追溯黃土物源。通過對黃土-古土壤與沙漠和黃河樣品中重礦物成分的比較,我們發(fā)現(xiàn)毛烏素沙漠西部、巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠以及黃河可能是中國黃土主要的物源貢獻者。 此外,關于黃土物源在空間和時間尺度上是否存在變化這個問題,仍存在爭論。為了研究這個問題,我們選取黃土高原地區(qū)具有不同氣候特征的50萬年以來的黃土和古土壤樣品(L1和S1,L4和S4)進行了重礦物對比研究,結果顯示黃土高原不同地區(qū)黃土和古土壤樣品的重礦物具有類似的成分,說明黃土高原的物源至少在近50萬年以來沒有明顯的變化,這一結論與單顆粒鋯石U-Pb方法得出的結論是一致的。 綜上所述,本文首次討論了黃土-紅粘土重礦物組分的控制因素,發(fā)現(xiàn)對于50萬年以來的黃土-古土壤,其重礦物沒有受到后期改造作用的顯著影響。因此,通過利用QEMSCAN方法對黃土高原50萬年以來的黃土-古土壤的重礦物研究,我們檢驗了黃土高原在晚第四紀時期的物源歷史,發(fā)現(xiàn)黃土高原的物源在50萬年以來在時間和空間上并未發(fā)生明顯的變化,并且毛烏素沙漠西部、巴丹吉林沙漠、烏蘭布和沙漠以及黃河可能是中國黃土的主要物源源區(qū)。對于90萬年以前的黃土和紅粘土,因為受到時間和氣候兩要素的綜合影響,其重礦物組成已發(fā)生顯著改變,因此利用重礦物方法很難從中有效地恢復黃土高原物源歷史。
【學位授予單位】：蘭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：S151.9;P575

【參考文獻】

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